关强博士来自中科院自动化所RFID中心，与大家探讨的题目是：《物联网与RFID技术》。

　　大家好，非常荣幸在聚集这么多嵌入式系统专家的联谊会上做一个简单的发言。我发言的题目是《物联网与RFID技术》。前面的陈老师对物联网从比较宏观的角度，而且是更深层次的思考，做了非常精彩的报告。我主要是从稍微更具体一点，因为我主要还是做一些实际应用，从这个角度去看一下物联网。题目一开始没想好，因为物联网与RFID技术是有关系，但是给我的感觉是，物联网更多的是一个概念，RFID则是一个实实在在的技术，所以我简单的起了这个题目，可能不太合适。

　　内容主要包括以下五方面：第一是物联网的概念。物联网的概念实际上最早是从RFID技术这个领域来的，专门做RFID、EPCglobal前身麻省理工Auto-ID重新提出来这个概念，它实际上是指每一个物品上都贴一个电子标签，这样通过后台信息系统构成一个借助于Internet，所有物品都能互相联系起来的一个物联网。但是这个概念到了99年提出来以后并没有太多人关注，真正受到关注是从05年IPU（电信联盟）它重新定义了物联网的概念。它主要是从信息和通信的角度去考虑，主要集中在三个“Any”（anytime、anyplace、anyone）这样去获取信息，它是从这个角度去考虑的，所以它提出来以后，美国或是其他国家开始重新审视物联网的概念。从概念能看出，RFID技术、传感器技术以及嵌入式智能技术是物联网的基础部分，即底层技术。它的发展主要是2008年IBM提出所谓的“智慧地球”，它最核心的观念是，从我个人观点来看，主要是想把基础设施，以前是计算机互联，现在是想把所有的基础设施，比如石油管道、建筑等方面联系起来，赋予智能。现在还没有真正统一物联网的概念，通常情况下（定义为）装置在物体上的各种信息传感设备和赋予物体智能这种互联，实质主要包括：数据化，网络，整理加工分析，这几个是“知”的方面，最后当然控制。

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　　我记得上海交大的吴明选（音译）谈过一个“敢执行”的观点。物联网三个层次：敢,执，行，最后就是控制，即行。主要国家发展状况从这个方面来说，美国还是最为发达的一个国家。它的产业链已经是全面发展，因为它有很多前期工作基础，比如TI，从最底端的芯片TI Intel，再到和条码结合的Symbol（最大的条码制造商），还有软件，比如IBM、微软。以RFID标签为例举，美国的专利申请占世界知识产权53%，就可以看出，真正最底端的标签美国基本上占据一半以上。它很早就开展了很多应用，不能说是物联网应用，还只能说是一种信息应用。还有主要是沃尔玛推动了RFID的发展，它要求供应商采用RFID技术，这样就从客观上推进了RFID技术的发展。当然政府也积极推动，最主要是国防部，还有FBI，当然还有社会福利局。但是08年提出IBM智慧地球，因为在美国民主党上台以后总要有一些新的想法，克林顿上台的时候是信息高速公路，到了奥巴马正好IBM的提案符合他的思路。从IBM角度分析，“智慧地球”主要是把自己以前已有的基础，比如中间件、传感器技术等融合起来。后面还有一个典型的案例，就是它和挪威、丹麦一些公司合作的案例。对欧盟来说，欧盟也是有一些相应的计划，比如“Bridge”计划。由于时间关系，简单说一下。对日本来说，包括几个阶段：“e-Japan”即2000年的信息化基础设施，到2004年的“u-Japan”即普适计算，到了后期，从2009年开始的“i-Japan”即智能国家。日本的技术不愿受到美国和欧洲的牵制，有自己独特的一套，尤其是在RFID领域，标准系统都是独立的。韩国基本上是跟着日本在走，但同时也跟着欧盟，也不离开美国，两方面都跟着，它也有一系列的计划——“IT839”计划。新加坡虽然是个城市国家，但它也有自己的物联网规划——“智慧国2015”，相对来说比较具体，包括目标、政策都提出来了。再一个就是台湾地区，正好我去年去台湾考察RFID，它在2006年先提出“u-Taiwan”三年计划，这是从信息基础的角度，2008年靠“i- Taiwan”（即“智慧台湾”）提出一系列的政策，不像我国刚开始提出一些具体的步骤去做，尤其是在RFID领域，它有一个规划、蓝图和措施，都比较落实，当时我主要去考察那里的教育情况，台湾比较重视在RFID领域的教育，专门由教育部形成了一个所谓的RFID教育委员会，在相应的学校办一些专业，出统一的教材。

　　第三部分主要是通过一些案例来说明里面涉及到的一些架构、观念和问题。首先是基于RFID的案例。第一个是高速公路收费，相对来说也算是比较成功的，它主要是通过RFID标签标识了一些图书以后，这样图书管理、分拣全部都自动化。还有医疗器械管理，比如美国密歇根大学医疗系统，应用RFID技术实现追踪外科手术中的医疗器械，因为经常听说在美国手术后医疗器械遗失在病人的体内，也有这种情况。还有典型的产品应用，台湾的长庚纪念医院，它提出来基于RFID的智能腕带，给病人戴在手腕上，获取病人（的信息），里面有传感器。还有一些智能物件，比如公司推出的家庭用魔镜，放在餐桌上可以读取不同的标签。还有智能家电，我们做过。后面的案例再具体地讲一下。
基于传感网的就更多了，这里举几个简单的例子，RFID农业典型的应用，还有医疗卫生，人体健康监控平台，这个比较早了，加州大学洛杉矶分校提出来的比较早的人体健康监控平台。

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　　还有基于传感网的自动抄表系统，这是美国从2007年12月开始出、29个州都已经实现的。还有就是RFID综合起来的网络，日本清酒运输过程中的保鲜，这个就是RFID结合温度传感器，相对来说比较成功。它主要是把标签贴在酒瓶上，标签内部已经有温度传感器，在运输、零售端都会记录酒的温度变化，最终到了客户手中可以通过读写设备看出，这瓶酒从生产、运输再到销售环节过程中的温度变化状况。还有IBM推出的两个示范项目，一个是“智慧的食品”，这是和挪威食品供应商合作的，主要是想实现从农场到超市货架的全程监控。和丹麦运输公司合作的“智慧的物流”。这些案例简单来说都是通过一定的技术手段来实现从终端到终端，一般来说都是闭环的应用。闭环只在一个特定的范围或是应用领域之内，还达不到类似开环，譬如公共领域的信息服务。因为实际上物联网的发展受制于（应用模式），如果要做到开环，还有一个比较复杂的问题，就是要找怎样的一种模式、基础设施由谁掏钱。欧洲专门研究物联网、或是智能系统集成的一个协会，它对物联网的预测是四个阶段：2010年之前体现在从RFID技术角度去讨论；2010到2015年电子标签、传感器网络及实现更深层次的信息交互；2015到2020年的所谓互联物品智能化；2020年以后就是全面的智能化。预测不一定准确，但总体来说反映了当前的一种状况。

　　物联网的架构包括几层：基础层、传输层，还有执行，即所谓感知的“知”和行动的“行”，控制、中间件、公共信息服务，最后结合到具体的应用去。技术层包括以下几类：RFID标签、读写器等基础设备，还有传感器、传感器网络、传感设备。传输层，这也是为什么ITU重新定义物联网，它主要是在网络层考虑，传输层、网络技术、通信技术去考虑。我国前段时间提出的利用3G去传输物联网，但这里还是涉及许多问题，比如信息终端，还有现在的操作系统，像是移动推出的OMS操作系统，如果真正涉及到基础设施，还有工业以太网、交通、离散控制领域等特殊的网络，当然基础设施上还有一些软件的工作，比如中间件、中间件的功能、实时信息处理、海量的数据怎么处理。如果真的做到物联网应用的话，一定要是开环，因为开环要为公共服务，涉及到更多的问题。

　　第四部分，主要是物联网相关标准。从标准的角度可以看出，物联网离真正的应用还有一定的距离，它的标准尚未形成。单从RFID技术最底层的传感技术来说，RFID标准也远未统一。当然ISO、IEC也做了一系列的标准，同时真正实际应用的标准EPC（电子产品编码委员会），后期麻省理工RFID实验室提出来的架构有一系列的标准体系。日本还有一套标准体系——uID范在网络标准体系。RFID技术领域有三套标准体系并行。虽然说ISO和EPC在逐渐的融合，但是真正用起来还是有一系列问题。比如EPC的标准很完善，已经成型，从底层的读写器、标签之间的信息传输、到读写器之间的通讯、再到读写器与上层应用软件之间的信息交互，再到上层应用软件与网络系统之间的交互，都有一系列的标准。uID标准，读一般人用不了，和EPC完全是不同的架构，但是在日本国内用的很好。相关标准也没有形成统一，但是不像RFID三庭抗拒，ISO /IEC有一个专门的工作组在键入这一系列的标准，IEEE也有一个工作组，但是这两个组RFID是一致的。国内传感器网络标准06年就开始做，具体来说，工作在逐步的开展了。但是从总的角度来说，从物联网标准（来看）还差得很远，因为物联网传感还是第一步，还有“知”和“行”。

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　　前面一部分讲的是相当宏观的东西，时间关系，讲得很快。最后一部分就主要从自身的工作讲一下RFID与嵌入式系统之间的（关系），因为嵌入式系统是应用范围很广的技术，应该说RFID离不开嵌入式系统，密不可分的，首先大部分RFID电子产品都是嵌入式系统，同时随着RFID技术的深入应用，如果应用到别的范围或者别的应用领域去，必须把RFID引入到其他系统中去，这两者的结合，首先考虑的问题是，用嵌入式系统首先是射频前端的特殊设计，这个真正在应用的过程中是一个比较大的问题，再一个就是嵌入式系统设计方面，主要是把RFID作为一个组成部分，当然这两个应用前景是很广泛的，随着物联网的应用，必须要大量地嵌入小的设备，底层的数据采集设备，RFID产品的嵌入式系统设计说不了多少，因为RFID读写设备，只要是固定式设备，基本上都是嵌入式Linux平台的设备，主流的是国外的厂商的，国内的可能做的稍微差一点，操作系统不太完善，国际厂商像：Parallax还有一些大的公司都是嵌入式Linux平台，手持机的话清一色的都是WinCE的系统，有源标签基本上全是嵌入式系统。引入RFID的嵌入式系统这个部分，主要是做其他的系统要把RFID的功能引入，实际上是RFID功能引入以后，RFID作为嵌入式功能的一个组成部分，一般主要是要用那个RFID的读写模块和芯片和已有的嵌入式系统集成。集成现在来说主要是两类：一个是模块，一个是芯片，模块的话国内也有，国外更多一点，这个主要是从我们接触和应用的角度来说，深圳当代的模块，还有江苏瑞福做的读写器模块，国外的就很多了，大的像TI，（它）做了很多嵌入式读写器模块，但是它不接触超高频，主要做HF频段的，做超高频的是SkyeTek做的相对来说比较好的，还有WT 也比较好，WT的主要特点是：它有PCMICK的通讯接口模块，有时候特殊需求可以用到。芯片主要是Intel公司，当然也有其他公司，欧洲有些公司只是面向集成商。不过Intel公司是面向终端的，它的突出就是R1000芯片，还有其后续，后面会讲。

　　后面我结合我们做的几个项目来谈一下，这些模块的应用。深圳当代RFID这个嵌入式模块，它主要是首先从协议上，它主要是兼容这两类协议，对早期的协议不太兼容，通用接口也是比较老的，我们用的时候还没有SPI接口，但是后期加上了，原来就是老的RS232，这个我们用过是把它用在标签生产线质量检测系统上，这个系统做的相对来说早一点，从07年开始做的，当时就是用嵌入式系统用的单片机是华龙的C8051F，多串口的单片机，标签生产线质量检测系统是为上海一家电子标签生产商做的，它用的是德国陆豹（音）的标签生产线，标签生产线原来主要是对HF标签可以用，但是它想生产UFF标签，因为它这个标签是有了芯片以后，有了印刷塑料板，用芯片来压到塑料板上，这个就是做标签生产线质量检测系统，它的需求主要有两个点：第一个就是能准确的读到标签， UFF的特点是一次能读很多个，但这个特点不同的是这个一次只能唯一的读取一个，要做到这一点所以射频接口就要特殊的设计，再一个就是跟生产线有控制这个就是它的需求，设计就是我们做的针对它这个功能相对单一，接口也比较少的情况下做的单片机的系统，但是这里有一个问题就是要多个串口的单片机，而且最好也不要用扩展的功能，不能用软件扩展串口，因为实际上与生产线控制系统的接口也是串口的，同时射频接口在真正把RFID引入到常规的嵌入式系统中的时候，最复杂的工作还是在射频前端的地方需要特殊设计。江苏瑞福的嵌入式模块主要是协议，多了一个TK900不怎么用的协议，但是它的接口是TTL的，它有一个好处比当代做的小一点，这个我们用在中国科技馆新馆，就是在惠中北里新馆那个智能冰箱控制器上，智能冰箱做的项目需求就是要读多种不同的标签，同时要有声音，触摸屏，声光辨等多种手段去给人展示，因为有多种接口，所以采用ARM架构的PXA270的，操作系统是Linux2.6.10的，天线的形状是需要特殊设计的。再一个就是国外的，国外的SkyeTek是更小一点，它的好处是它有一个刀片插座似的架构，通讯接口也更多了，支持USB，协议也更多，从老的协议到新的协议都能做，主要用两个系统上，一个是RFID的室内人员定位系统，再一个是虚拟现实项目里面的，主要是要做到小型化，而且结构简单最后要可传代，这个系统设计直接用SkyeTek，SkyeTek这个模块实际上已经带了ARM了，飞利浦的ARM，简单的封装做到小型化，还有一个就是用支持多现场总线的工业读写器，这个就需要读取多种标签而且支持多种现插总线，同时对实施性有一定的要求，这个和前面类似也是用PXA270加上SkyeTek的模块实现的读写器，具体的就不说了。Intel R1000这个简单说一下，它是芯片不像前面的都是一些模块，芯片就是利用软件片内技术把接收、基带还有调制解调都给处理到芯片里去，还有就是提供开发板，开发板我们这里也有，主要是它前期发热问题太严重，这个影响它的应用，后期已经转让给Impinj——在RFID领域比较有名的公司，Indy系列，现在有很多基于基于IndyR2000系列的读写器它的发热问题已经改进了。

　　简单的介绍一下我们的研究中心，我们的研究中心成立与2004年，专注的领域主要是测试还有信息网络架构理念和应用，硬件设施主要是测试环境比较完善，测试仪器也都是比较标准的射频领域的专业测试仪器，软硬平台。上面就是我简单的一个报告，有不当的地方请大家批评指正。